有源電力濾波器

1.概述

有源電力濾波器是一種真正有效的諧波治理解決方案，采用有源諧波補(bǔ)償技術(shù)動(dòng)態(tài)消除電網(wǎng)諧波。實(shí)時(shí)檢測(cè)非線性負(fù)載產(chǎn)生的電流波形，分流出諧波部分，再通過IGBT逆變電路輸出等同的諧波電流，以抵消負(fù)載諧波，確保從電網(wǎng)吸取的電流為正弦波，實(shí)現(xiàn)諧波濾除功能。

2.工作原理

◆濾波原理

APF通過外部電流互感器實(shí)時(shí)采集電流信號(hào)，通過內(nèi)部檢測(cè)電路分離出其中的諧波部分，通過IGBT功率變換器產(chǎn)生與系統(tǒng)中的諧波大小相等相位相反的補(bǔ)償電流，實(shí)現(xiàn)濾除諧波的功能。

APF輸出補(bǔ)償電流根據(jù)系統(tǒng)的諧波量動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確變化，因此不會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)償?shù)膯栴}。另外，APF內(nèi)部有過載保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)的諧波量大于濾波器容量時(shí)，裝置可以自動(dòng)限制在100%額定容量輸出，不會(huì)發(fā)生過載。

◆無(wú)功補(bǔ)償原理

用戶可以通過參數(shù)設(shè)置，使APF在濾除諧波的同時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。

APF根據(jù)系統(tǒng)的無(wú)功功率，通過IGBT功率變換器產(chǎn)生容性或感性的基波電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?，補(bǔ)償目標(biāo)值可以通過操作面板設(shè)定，不會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)償，并且補(bǔ)償平滑，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)負(fù)載和電網(wǎng)的涌流沖擊。

APF內(nèi)部控制原理

圖2-2 APF內(nèi)部控制原理圖

如圖2-2所示，隔離開關(guān)合閘后，為防止上電后電網(wǎng)對(duì)直流母線電容器的瞬間沖擊，APF首先通過軟起電阻對(duì)直流母線的電容器充電，這個(gè)過程會(huì)持續(xù)幾十秒。當(dāng)母線電壓Udc達(dá)到預(yù)定值后，主接觸器閉合。直流電容作為儲(chǔ)能器件，通過IGBT逆變器和內(nèi)部電抗器向外輸出補(bǔ)償電流提供能量。APF通過外部CT實(shí)時(shí)采集電流信號(hào)送至信號(hào)調(diào)理電路，然后再送至FPGA控制器。控制器將基波成分分離，提取出所有的諧波，將采集到的諧波成分和APF已發(fā)出的補(bǔ)償電流比較得到差值作為實(shí)時(shí)補(bǔ)償信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電路，觸發(fā)IGBT變換器將補(bǔ)償諧波電流注入到電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)濾除諧波的功能。

3.技術(shù)參數(shù)

4.產(chǎn)品特點(diǎn)

可同時(shí)濾除2~50的濾波；

響應(yīng)時(shí)間小于0.1ms,對(duì)階躍變化的諧波完全補(bǔ)償時(shí)間小于10ms；

采用高清晰，5.7英寸中文彩色觸摸屏；

有消除三相不平衡的功能；

具有自動(dòng)限流功能，不會(huì)發(fā)生過載；

可進(jìn)行待機(jī)功能管理；

可以只濾波，或同時(shí)濾波和補(bǔ)償無(wú)功，并可設(shè)置功能的優(yōu)先次序；

輸出濾波采用LCL濾波結(jié)構(gòu)，不僅使APF補(bǔ)償時(shí)IGBT高頻開關(guān)產(chǎn)生的高次諧波不會(huì)注入電網(wǎng)，補(bǔ)償效果更好，而且適應(yīng)于任何現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗，不會(huì)發(fā)生諧振，保證裝置安全；

采用Xilinx公司的Spartan3adsp FPGA進(jìn)行集中控制。FPGA時(shí)鐘頻率最高可到200MHz，內(nèi)部有84個(gè)硬件DSP單元，DSP并行運(yùn)行，運(yùn)算速率遠(yuǎn)高于單個(gè)DSP控制方式，且通信延遲小，響應(yīng)速度更快，便于采用更先進(jìn)的控制算法，使APF達(dá)到更加卓越的濾波補(bǔ)償效果。

APF可以實(shí)現(xiàn)8臺(tái)裝置并聯(lián)且只使用一個(gè)FPGA集中控制,克服了多個(gè)控制器之間通信存在延遲以及可能受到干擾的缺點(diǎn)，增強(qiáng)了APF的補(bǔ)償性能，提高了系統(tǒng)的可靠性。

APF采用閉環(huán)控制策略，并結(jié)合獨(dú)創(chuàng)的自適應(yīng)電流平均值控制算法。由于電流平均值控制的開關(guān)頻率是恒定的，因此克服了傳統(tǒng)的滯環(huán)電流控制由于開關(guān)頻率變化所帶來(lái)的輸出頻譜范圍寬、濾波較困難、高頻諧波會(huì)干擾電網(wǎng)等缺點(diǎn)，使APF達(dá)到了卓越的濾波性能。

設(shè)計(jì)選型簡(jiǎn)單，不需要進(jìn)行詳細(xì)的電網(wǎng)分析，只需要測(cè)量諧波電流的大小。

實(shí)施故障記錄和事件記錄，并可查詢歷史記錄。

5.產(chǎn)品應(yīng)用

適用于電力、鋼鐵、冶金、輕工、建材、紡織、石化、化工、機(jī)械、汽車制造、通信、學(xué)校醫(yī)院、辦公樓宇、電氣化鐵路等行業(yè)的供電系統(tǒng)的諧波抑制。

6.型號(hào)含義

7.產(chǎn)品選型

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